嵌入式集成開發(fā)工具該如何讓其更好地服務(wù)于設(shè)計(jì)?

嵌入式開發(fā)過程中會(huì)使用到各種工具，包括IDE環(huán)境、編譯工具、軟硬件調(diào)試工具、操作系統(tǒng)等。根據(jù)項(xiàng)目的需求，往往會(huì)選擇來自不同廠商的工具進(jìn)行組合。如果能非常方便地將這些不同廠商的開發(fā)環(huán)境無縫地配合起來，則可以大大減少不必要的工作，這對于開發(fā)人員而言很重要。下面就細(xì)數(shù)一下嵌入式工程師常用到的開發(fā)工具!

始于51單片機(jī)的Keil軟件

從接觸MCS 51單片機(jī)開始，很多工程師就會(huì)知道Keil軟件。在開發(fā)單片機(jī)時(shí)，要使用C語言或者匯編語言，但這兩種語言都不能直接輸入到單片機(jī)，所以需要一個(gè)軟件，把C語言或者匯編語言編譯生成單片機(jī)可執(zhí)行的二進(jìn)制代碼。Keil公司(現(xiàn)在是ARM 公司的一個(gè)公司)的軟件恰好提供這樣的功能，并且它還有很多優(yōu)點(diǎn)，比如工程易于管理、自動(dòng)加載啟動(dòng)代碼，集編輯、編譯、仿真一體，調(diào)試功能強(qiáng)大等。因此，不管是單片機(jī)愛好者，還是經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師，都喜歡使用這些軟件。

嵌入式工程師常用的Keil公司旗下的軟件開發(fā)工具

有μVision、RealView、MDK、Keil C51。μVision是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，和Eclipse類似。它包括工程管理、源代碼編輯、編譯設(shè)置、下載調(diào)試和模擬仿真等功能，有μVision2、μVision3 、μVision4、μVision5 和μVision6 等幾個(gè)版本，它提供一個(gè)環(huán)境，讓開發(fā)者易于操作，但并不提供具體的編譯和下載功能，需要軟件開發(fā)者添加。RealView是一系列開發(fā)工具集合的稱呼，包括RVD(RealView Debugger)，RVI(RealView ICE)，RVT(Real-View Trace)，RVDS(RealView Development Suite)，RVMDK(RealView Microcontroller Development Kit)這些產(chǎn)品。

MDK (Microcontroller Development Kit)，即KeilMDK、RealView MDK或者Keil for ARM。ARM 公司現(xiàn)在統(tǒng)一使用MDK ARM，MDK 的設(shè)備數(shù)據(jù)庫中有很多廠商的芯片，是專為微控制器開發(fā)的工具，為滿足基于MCU 進(jìn)行嵌入式軟件開發(fā)的工程師需求而設(shè)計(jì)，支持ARM7、ARM9、Cortex M3/M1、Cortex R0/R4等ARM微控制器內(nèi)核。

Keil C51是基于μVision的IDE，支持絕大部分51內(nèi)核微控制器開發(fā)工具;Keil C166為基于μVision的 IDE，支持絕大部分XC16x、C16x和ST10等系列微控制器開發(fā)工具;Keil C251基于μVision 的IDE，支持絕大部分基于251核的微控制器開發(fā)工具。

IAR從獨(dú)立走向與客戶融合

IAR Embedded Workbench是IAR Systems公司開發(fā)的一套用于編譯和調(diào)試嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序的開發(fā)工具，支持匯編、C和C++語言。它能夠提供完整的集成開發(fā)環(huán)境，包括工程管理器、編輯器、編譯鏈接工具和CSPY調(diào)試器。每個(gè)C/C++編譯器不僅包含一般全局性的優(yōu)化，也包含針對特定芯片的低級優(yōu)化，可以充分利用所選芯片的所有特性，確保較小的代碼尺寸。IAR EmbeddedWorkbench能夠支持由不同的芯片制造商生產(chǎn)且種類繁多的8位、16位或32位芯片。

近期，IAR公司就與瑞薩電子合作，將IAR C/C++Complier集成到瑞薩電子e2 studio開發(fā)環(huán)境中。RenesasSynergy Platform 開發(fā)工程師可減少應(yīng)用代碼占用的內(nèi)存空間，提高了代碼執(zhí)行速度，并且能夠?yàn)镾ynergy微控制器增加更多功能。除此之外，IAR編譯器生成的代碼執(zhí)行速度快，這樣就能使MCU 較長時(shí)間地處于低功耗模式，可延長電池壽命，特別適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。IAR Systems與瑞薩合作，用戶可直接在e2 studio環(huán)境中使用IAR C/C++ Compiler，同時(shí)仍可選擇繼續(xù)使用面向RenesasSynergy IDE的專有IAR Embedded Workbench IDE。

意法半導(dǎo)體開發(fā)工具為MCU安全保駕護(hù)航

意法半導(dǎo)體中國微控制器事業(yè)部市場及應(yīng)用總監(jiān)曹錦東概括了MCU 未來面臨的三個(gè)方向:更高的性能;更強(qiáng)的通信能力;更高的安全性，因?yàn)橹灰?lián)網(wǎng)就會(huì)涉及到安全的問題。針對安全性問題，ST 推出了一款基于ArmCortex M33的STM32產(chǎn)品，支持Trust Zone技術(shù)。通過Trust Zone可以實(shí)現(xiàn)更高的安全性，且不僅是在微控制器里的安全性，而且還可以提供更多的安全性方面的服務(wù)。

要保證系統(tǒng)的安全，光靠硬件是不夠的，還需要做到系統(tǒng)性的安全分析，分析可能會(huì)出現(xiàn)哪些威脅或漏洞。意法半導(dǎo)體提供物聯(lián)網(wǎng)安全工具箱，實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展的嵌入式安全功能，如STM32Trust.CodeProtect，保證用戶代碼安全且完整地寫入可信的STM32產(chǎn)品，包括安全安裝、安全編程;STM32Trust.DataProtect，保護(hù)有價(jià)值的數(shù)據(jù)不被竊取，包括數(shù)據(jù)保護(hù)、關(guān)鍵存儲(chǔ)保護(hù);STM32Trust.ExecutionProtect，將應(yīng)用程序分為可信和不可信兩部分，包括代碼執(zhí)行隔離。

助力嵌入式工程師提高效率的工具

(1) Source Insight

Source Insight是一個(gè)面向項(xiàng)目開發(fā)的程序編輯器和代碼瀏覽器，擁有內(nèi)置的對C/C++、C#和Java等程序的分析，能分析源代碼并在工作的同時(shí)動(dòng)態(tài)維護(hù)它自己的符號數(shù)據(jù)庫，并自動(dòng)顯示有用的上下文信息。

Source Insight不僅僅是一個(gè)強(qiáng)大的程序編輯器，還能顯示reference trees，class inheritance diagrams和calltrees。Source Insight提供了最快速的對源代碼的導(dǎo)航和任何程序編輯器的源信息，還提供了快速和革新的訪問源代碼和源信息的能力。

(2) UltraEdit

在嵌入式軟件開發(fā)中不可避免需要查看一些原始數(shù)據(jù)，包括不可顯示的字符，UltraEdit的HEX 顯示查看功能能夠很好地解決這個(gè)問題，同時(shí)，對大文件(比如壓力測試時(shí)的log問題)支持也是遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于記事本和寫字板。

UltraEdit是一套功能強(qiáng)大的文本編輯器，可以編輯文本、十六進(jìn)制、ASCII 碼，完全可以取代記事本，內(nèi)建英文單詞檢查、C++ 及 VB 指令突顯，可同時(shí)編輯多個(gè)文件，而且即使開啟很大的文件，速度也不會(huì)慢。

(3) Beyond Compare

Beyond Compare是一款功能強(qiáng)大的內(nèi)容對比工具，可以比較的內(nèi)容有以下這三種:電腦上兩個(gè)目錄的內(nèi)容;電腦上的目錄和FTP地址的內(nèi)容;兩個(gè)文本檔案的內(nèi)容(包括 UTF 8、html、Delphi源程序等文本檔案)。

Beyond Compare有內(nèi)建的HTML檔案瀏覽器，還有支援壓縮包的功能。這些特別的功能可以讓用戶作跨媒體之間進(jìn)行比較，例如:把現(xiàn)時(shí)網(wǎng)站的內(nèi)容與一個(gè)儲(chǔ)存在光碟上的壓縮備份檔案作比較。

(4) TortoiseSVN

TortoiseSVN是開源可視化的集中式代碼版本管理，是Subversion版本控制系統(tǒng)的一個(gè)免費(fèi)開源客戶端，可以超越時(shí)間的管理文件和目錄。文件保存在中央版本庫，除了能記住文件和目錄的每次修改以外，版本庫非常像普通的文件服務(wù)器，可以將文件恢復(fù)到過去的版本，并且可以通過檢查歷史知道數(shù)據(jù)做了哪些修改，誰做的修改。這就是為什么許多人將 Subversion 和版本控制系統(tǒng)看作一種“時(shí)間機(jī)器”。

(5) Wireshark

Wireshark是一款強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)報(bào)文分析工具，也是深入學(xué)習(xí)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必不可少的利器。這是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)封包分析軟件，其擷取網(wǎng)絡(luò)封包，并盡可能顯示出最為詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)封包資料。Wireshark使用WinPCAP作為接口，直接與網(wǎng)卡進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)文交換。網(wǎng)絡(luò)封包分析軟件的功能可想像成“電工技師使用電表來量測電流、電壓、電阻”的工作，只是將場景移植到網(wǎng)絡(luò)上，并將電線替換成網(wǎng)絡(luò)線。

(6) SSH Secure Shell Client

SSH Secure Shell Client是一種強(qiáng)大安全遠(yuǎn)程登錄工具，如果使用虛擬器的方式開發(fā)Android等Linux系統(tǒng)，建議使用該工具，避免在圖形界面操作Linux系統(tǒng)，減少PC的負(fù)載。SSH可以解決口令在網(wǎng)上明文傳輸?shù)膯栴}，把所有傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，這樣“中間人”這種攻擊方式就不可能實(shí)現(xiàn)了，而且也能夠防止DNS欺騙和IP欺騙。

嵌入式開發(fā)工具作為開發(fā)環(huán)節(jié)的核心裝備，其使用程度直接決定產(chǎn)品的研發(fā)效率。

很多開發(fā)人員局限于使用嵌入式開發(fā)工具的基本功能，卻不懂得如何深層次地使用開發(fā)工具以實(shí)現(xiàn)高效的開發(fā)與調(diào)試。例如，許多開發(fā)人員在命令行下使用GDB，痛苦地調(diào)試嵌入式Linux應(yīng)用程序，卻不知道基于Eclipse可以搭建圖形化的源碼級調(diào)試環(huán)境;又如，用大量的時(shí)間一遍遍跟蹤執(zhí)行目標(biāo)代碼來定位變量被預(yù)期之外的代碼修改的問題，殊不知使用數(shù)據(jù)斷點(diǎn)即可定位故障點(diǎn);再如，為了調(diào)試Linux內(nèi)核，安裝了大量開源調(diào)試工具，卻發(fā)現(xiàn)沒有幾樣真正有效。最后不得不在代碼中增加大量輸出信息，試圖使用窮舉的方式定位問題，卻不知道使用JTAG調(diào)試器結(jié)合通用的IDE，就可以實(shí)現(xiàn)Linux內(nèi)核的可視化源碼級調(diào)試。

導(dǎo)致工具使用不夠深入的原因包括:一是不少應(yīng)用級開發(fā)人員過于把目光集中在問題解決上，寧愿花大量時(shí)間使用開發(fā)工具的基本功能進(jìn)行低效率的開發(fā)，卻不愿花時(shí)間深入研究開發(fā)工具所蘊(yùn)含的高效手段或探究高效的分析方法，實(shí)際上，許多開發(fā)工具的高級技巧在其文檔中都有體現(xiàn)，只是許多技術(shù)人員忽略了文檔;二是多數(shù)開發(fā)人員僅僅看到嵌入式開發(fā)工具的基本功能，而沒有意識到其實(shí)現(xiàn)機(jī)制更值得深入研究，導(dǎo)致無法深入地使用工具。反觀那些系統(tǒng)級開發(fā)人員，尤其是涉及操作系統(tǒng)底層開發(fā)的高級人員，則能較深刻地理解開發(fā)工具的運(yùn)作機(jī)制，并能深入運(yùn)用。

很多情況下，開發(fā)工具的潛在能力可以提升數(shù)十倍工作效率。如果開發(fā)人員在工作中僅會(huì)使用嵌入式開發(fā)工具的基本功能，則是對工具潛在能力的巨大浪費(fèi)。因此，能夠深入研究嵌入式開發(fā)工具背后的機(jī)制并將之熟練運(yùn)用，標(biāo)志著開發(fā)人員的技術(shù)水平達(dá)到了較高的程度。